悉尼科技大学（UTS）的研究团队利用近万名参与者的数据训练人工智能（AI），开展了一项规模空前的多模态机器学习研究。他们分析了包括饮食、病史、肠道菌群和生活方式在内的120多个日常因素，旨在找出与阿尔茨海默病风险关联最密切的因素。研究成果有望构建一个人工智能框架，并将其作为低成本的社区筛查工具进行部署。
改变局面的附录发现
“这项研究中最出乎意料的结果或许也是最有启发性的结果之一，”该项目的共同负责人、悉尼科技大学可视化研究所复杂社会技术系统专家卡维·哈利普尔副教授说，“接受阑尾切除手术（世界上最常规的外科手术之一）的人患阿尔茨海默病的风险显著升高，成为整个分析中最主要的因素之一。”
“我们推测它起到有益肠道细菌的储存库的作用。当它被移除时，微生物群就失去了一种关键的恢复机制，即在生病、感染或使用抗生素后补充健康微生物群落的能力，”他说。
几十年来，这种干扰可能会不断累积，导致肠道逐渐丧失保护大脑免受与神经退行性疾病相关的炎症信号侵害的能力。
“这一发现尤其引人注目，因为它表明，早期生活经历可能会通过对肠道微生物群的持久影响，塑造长期的大脑健康，”博士研究员塔拉特·贾宾说道。
“它重新定义了我们对阿尔茨海默病风险的看法，不再认为它是随着年龄增长而出现的疾病，而是在人的一生中悄然积累的疾病。”
饮食是一种驱动因素，而不仅仅是一个信号
饮食模式也成为阿尔茨海默病风险的最强预测因素之一，凸显了日常习惯在塑造大脑健康方面的作用。
“研究发现，整体饮食模式比单一营养素更能说明问题，”Khalilpour说，“富含植物蛋白、乳制品、omega-3脂肪酸和全食物的饮食与较低的阿尔茨海默病风险始终相关。而以加工食品、精制糖和饱和脂肪为主的饮食则恰恰相反。”
“值得注意的是，整体饮食模式优于单个营养素的测量结果，这意味着重要的不是单一的维生素或补充剂，而是一个人在数年甚至数十年间每天的饮食习惯所产生的累积效应。”
乳糖摄入量成为一个特别引人注目的个体信号，乳制品消费量越高，预测风险越低，这可能反映了肠道微生物群对发酵和富含乳制品的食物的反应，以及钙已知的神经保护特性。
“这意味着：如果饮食会导致神经退行性疾病，那么它也可能有助于预防神经退行性疾病。” 麻省总医院和哈佛医学院助理教授、该研究项目的合作者阿里·佐莫罗迪说道。
肠脑轴：一切的连接点
为了解这些关联背后的生物学机制，研究团队分析了同一队列参与者的肠道微生物组数据。他们发现，阿尔茨海默病患者的肠道微生物群存在显著且一致的紊乱。
“负责产生短链脂肪酸的有益细菌数量显著减少，这些化合物能够维持肠道的保护屏障并积极抑制神经炎症，”该项目负责人、悉尼科技大学计算机科学学院高级讲师法伊泽·卡里米博士说。
“微生物多样性降低了。取而代之的是一种更具炎症性的微生物环境，这种环境似乎能够通过肠脑轴直接向大脑发送有害信号。”
这是贯穿这项研究所有发现的生物学线索：饮食塑造肠道微生物群。肠道微生物群通过肠脑轴与大脑持续沟通。当这种微生物群落遭到破坏时，无论是由于数十年的不良饮食、阑尾切除或其他疾病，大脑都可能失去抵御神经退行性疾病最重要的防线之一。
一种新的预防思维方式
这项研究之所以意义重大，是因为它对预防工作具有重要意义。
Karimi 指出，与遗传风险因素不同，该研究中确定的驱动因素是饮食、肠道健康、心血管疾病和手术史，这些因素都存在于一个可以干预的时间线上。
“在出现任何认知症状之前，及早识别高危人群，就能创造一个干预窗口：改变饮食习惯、进行针对微生物群的治疗以及改善心血管管理。一旦阿尔茨海默病已经显现，这个窗口就会迅速缩小，”她说道。
为了说明实际应用：想象一下一位老年人，他因阑尾炎做了阑尾切除手术，一生中大部分时间都保持着低乳制品、高糖的饮食习惯，如今却没有任何记忆力方面的抱怨。当他的常规问卷调查结果输入人工智能模型后，这些因素会显示他患阿尔茨海默病的风险升高。简单的饮食调整，例如增加植物蛋白和鱼类，减少糖的摄入，或许就能开始恢复大脑赖以生存的肠道菌群平衡。
“通过长期研究进行进一步验证是至关重要的下一步。但证据的方向很明确：阿尔茨海默病可能根本不始于大脑。它可能早在几年前就悄然发生，始于肠道，而肠道健康受到我们所吃食物、携带细菌以及我们一生中积累的病史的影响。”
“利用多模态机器学习和肠道微生物组通路分析预测阿尔茨海默病风险”，DOI：10.1002/dad2.70340
